關(guān)于瀝青路面損害的探討

尤富春

(石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán))

1 概述

瀝青路面鋪筑的其中一個基本點是瀝青層能夠基本上封閉雨水下滲，即路面必須是具有良好的防滲水性。如果路面滲水嚴(yán)重，則瀝青混合料和路面的耐久性將大幅降低。這些年由于交通量的不斷增長，重車增多，大型貨車超載嚴(yán)重和渠化行車的作用，給路面帶來了明顯的早期破壞逐漸增多。瀝青路面的破壞形式主要表現(xiàn)為車轍、低溫開裂和疲勞開裂，這些年幾乎大多數(shù)與瀝青路面研究有關(guān)的課題也集中在這三大破壞形式上。近年來，另外兩種破壞形式——水損害和反射裂縫也逐漸引起人們的注意，也已形成世界性范圍的問題。我國在這方面的研究還很少，還沒有引起人們足夠的重視。直至最近，一些高等級公路發(fā)生了較為嚴(yán)重的水損害問題，也到了重視水損害問題的時候了。

我部門所施工的高速公路有些路段出現(xiàn)了水損害現(xiàn)象。由上面層滲入的水，無法從碎石盲溝排出，而長期滯留在路面中(天晴后數(shù)日，仍可看到在車輪的作用下，從路面縫中冒出水)或通過中、下面層空隙以及裂縫滲到中、下面層。在車輪荷載作用下，部分路面水變成有壓水，特別在夏季，溫水加劇了集料上瀝青膜的剝離，造成路面松散脫落。還有泛油的現(xiàn)象，開始時顏色較淺，并拌有輕微沉陷。隨著時間的推移，特別是長期下雨后，路面的顏色愈來愈黑，并出現(xiàn)輪跡處路面向兩邊推擠而隆起，輪跡處繼續(xù)沉陷，再發(fā)展，靠近輪跡的隆起部分破損，很快就出現(xiàn)松散、坑洞。松散的集料表面光溜溜的，瀝青膜已剝落貽盡。這是典型水損害現(xiàn)象。

通常水損害產(chǎn)生的原因有下列幾種:

(1)路面排水系統(tǒng)不健全，發(fā)生水損害的地方一般是透水或排水不暢通的部位，挖開可以看見下面有積水或浮漿。

(2)路面壓實度不足。壓實度不足是早期水損害最普遍的原因。研究表明，熱拌瀝青混合料4％～5％的空隙率就認(rèn)為是不透水的，也就是說與水損害無關(guān)。大多數(shù)瀝青混合料設(shè)計空隙率為3％～5％，當(dāng)施工完畢，大多數(shù)要求達(dá)到92％的最大理論密度，也就是說，空隙率為8％，2～3年后，可以認(rèn)為是達(dá)到了設(shè)計空隙率。路面沒有壓好，空隙率高于8％，就易滲水，就會引起路面松散。研究表明:空隙率在8％～12％之間的路面是水損害最容易發(fā)生的區(qū)域，小于8％水不容易進(jìn)去，而大于12％水很容易流走，但必須要設(shè)置排水的結(jié)構(gòu)層。

(3)路面離析。水損害經(jīng)常是一個個孤立的隨機(jī)分布的小坑洞，有的路段數(shù)量較多，有的路段數(shù)量較少。事實上，鋪成的瀝青混凝土常是不均勻的。水損害常發(fā)生在瀝青混凝土層空隙率較大和自由水容易透人的位置。當(dāng)結(jié)構(gòu)層不均勻性愈大時，空隙率較大的位置愈多，水損害現(xiàn)象也就愈嚴(yán)重。導(dǎo)致瀝青混凝土不均勻性大的主要原因包括:礦料顆粒組成的變化，瀝青混合料拌和不均勻(拌和時間不足)，現(xiàn)場瀝青混合料離析，瀝青混合料溫度不一致(攤鋪機(jī)后面不同位置瀝青混合料的實際溫度常有明顯差別，甚至高達(dá)40℃左右)?？梢?，瀝青混凝土的不均勻性是造成密實的I型級配路面產(chǎn)生水損害的原因。

(4)與降水量、交通量、交通組成和行車速度有關(guān)。通常降水量大的多雨潮濕地區(qū)，水損害現(xiàn)象較為嚴(yán)重。交通量大，超載車輛多，并且行車速度快的高速公路水損害現(xiàn)象非常突出。

2 我國現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于瀝青混合料水損害的技術(shù)指標(biāo)

(1)按水煮法試驗所有的集料與瀝青的粘附性都大于4級;

(2)按馬歇爾試驗所有的瀝青混合料殘留穩(wěn)定度均大于80％。

為什么都滿足了交通部技術(shù)規(guī)范，仍發(fā)生了水損害，除了上面論述的一些原因之外，還有一個原因是規(guī)范本身的關(guān)于粘附性指標(biāo)以及混合料殘留馬歇爾穩(wěn)定度的指標(biāo)，與路面水損害并沒有建立起很好的關(guān)系。

對于集料與瀝青的粘附性指標(biāo)來說，這個指標(biāo)存在著三個致命的缺陷:

(1)是否有不同粘附性等級與路面水損害關(guān)系的長期性能觀測資料，這些資料是否已表明粘附性大于等于4級就不會產(chǎn)生水損害，事實上這種關(guān)系沒有建立。

(2)水煮法只使用了9.5～13.2的粗集料，事實上，部分細(xì)集料為砂，與瀝青粘附性較差，但并沒有評價。

美國材料與試驗協(xié)會ASTMD3625-96“水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標(biāo)準(zhǔn)實踐”是一個值得推薦的方法，ASTMD3625-91名稱為“水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法”，而ASTMD3625-96則改成“水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標(biāo)準(zhǔn)實踐”。這里有重要差別，試驗方法是對一種材料、一個產(chǎn)品、一個體系或一種服務(wù)的一個或多個性質(zhì)、特征的確認(rèn)、測量與評價，會產(chǎn)生試驗結(jié)果。而實踐就不同了，它是對一種操作、一種功能給出一種明確的方法，并不產(chǎn)生試驗結(jié)果。從標(biāo)準(zhǔn)試驗方法改變成標(biāo)準(zhǔn)實踐，對水煮法的作用也更明確了，它不產(chǎn)生定量試驗結(jié)果，ASTMD3625-91“水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法”，將裹復(fù)程度與標(biāo)準(zhǔn)剝落率相比較分為0～100％等，業(yè)主們有的將95％、有的將90％作為接收標(biāo)準(zhǔn)，新版方法已去掉這些敘述。因而也不能作為拒絕或接收混合料的標(biāo)準(zhǔn)。

美國ASTMD3625-95水煮法用廠拌混合料，進(jìn)行煮沸用于現(xiàn)場肉眼判斷兩種集料與瀝青的粘附性。D3625-95并不是一種試驗方法，而是一種標(biāo)準(zhǔn)實踐，它本身并不產(chǎn)生試驗結(jié)果，D3625明確表明，水煮法與路面現(xiàn)場水損害的關(guān)系尚未建立。

再拿瀝青混合料殘留浸水馬歇爾穩(wěn)定度技術(shù)指標(biāo)來說，也存在著致命的弱點。

75次馬歇爾擊實儀雙面擊實，試件空隙率已達(dá)到設(shè)計空隙率為3％～5％，水很難浸入，也更難浸入瀝青膜與集料之間，沒有足夠的水，談何水損害?如果要用殘留馬歇爾穩(wěn)定度技術(shù)指標(biāo)，也得讓空隙率接近現(xiàn)場空隙率，也就是說試件空隙率應(yīng)在6％～8％之間。

最近，在“公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范”(JTJ014-97)中已增加了使用簡化的洛特曼試驗方法作為瀝青混合料水穩(wěn)定性指標(biāo)。

3 結(jié)論

(1)瀝青混合料和瀝青路面施工質(zhì)量及一些外部因素可能會導(dǎo)致瀝青路面剝落，這些因素主要是:路面排水系統(tǒng)不健全，路面壓實度不足，路面離析以及集料表面粉塵太多等。

(2)現(xiàn)行瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范關(guān)于水損害的三個指標(biāo)，即粘附性大于4級強度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度大于80％，以及簡化洛特曼法間接抗拉強度比TSR≥70％，存在一些缺陷，還控制不了水損害。

(3)AASHTO T283利用空隙率為7％的試件來進(jìn)行試驗，模擬剛施工好的路面空隙率，更為科學(xué)合理，真空飽水條件更為嚴(yán)密，加上凍融循環(huán)，適合作為南方多雨有冰凍地區(qū)抗水損害的指標(biāo)。

(4)添加抗剝落劑能改善和提高瀝青混合料抗水損害能力，但抗剝落劑(液體和石灰添加劑)對集料和瀝青有選擇性。因此，不能輕易得出某種抗剝落劑不好或是劣質(zhì)產(chǎn)品的結(jié)論，應(yīng)通過周密的試驗設(shè)計來進(jìn)行篩選。石灰是一種很有效的抗剝落劑，但使用比較困難。

(5)即使通過了AASHTO T283的TSR≥80％的要求，也只表明這種混合料水損害潛在的危險較小，還要有健全的排水系統(tǒng)、通過良好的壓實等其它措施來保證。

[1] 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40-2004)[S].北京:人民交通出版社，1994.